Dlaczego woda determinuje lokalizację elektrowni jądrowej?
Odpowiedź jest prosta – procesy zachodzące w elektrowni jądrowej wymagają stałego dostępu do niezawodnego źródła wody, zatem jej lokalizacja powinna zostać przemyślana i szczegółowo zaplanowana pod tym względem. Wykorzystywanie wody w elektrowniach jądrowych jest bardzo szerokie – jako chłodziwa do rdzenia reaktora, jako medium do przenoszenia ciepła z reaktora do turbiny w celu wytworzenia energii elektrycznej oraz do innych procesów zachodzących w zakładzie, takich jak chociażby skraplanie pary. Dokładna ilość wody zużywanej przez elektrownię jądrową może się różnić w zależności od konkretnego projektu obiektu klimatu, w którym się znajduje i innych czynników.
Woda używana do chłodzenia jest zazwyczaj pobierana z pobliskiej rzeki, jeziora, morza czy oceanu. Elektrownie jądrowe potrzebują dużych ilości wody, ale nie zużywają jej w taki sam sposób, jak inne typy elektrowni. W tych działających na paliwo kopalne, woda jest wykorzystywana do wytwarzania pary napędzającej turbinę, a następnie jest schładzana i zawracana do źródła. W elektrowni jądrowej woda służy do przenoszenia ciepła, ale nie jest zużywana w procesie. Zamiast tego jest schładzana, a następnie wraca do zakładu w celu ponownego użycia.
Elektrownie jądrowe mogą wykorzystywać do chłodzenia wodę słodką lub słoną, w zależności od jej dostępności i rodzaju zastosowanego systemu chłodzenia.
Procesy wykorzystujące wodę w elektrowni jądrowej
– chłodzenie: elektrownie jądrowe wykorzystują wodę do chłodzenia rdzenia reaktora i usuwania nadmiaru ciepła z systemu. Zwykle odbywa się to za pomocą zamkniętego układu, w którym woda przepływa przez rdzeń reaktora, a następnie przez wymiennik ciepła. Woda w wymienniku jest schładzana powietrzem lub wodą z oddzielnego źródła, a następnie zawracana do reaktora w celu powtórzenia procesu. Woda w generatorze pary jest oddzielona od wody w rdzeniu reaktora, dzięki czemu nie staje się radioaktywna. Ten typ systemu jest stosowany w ciśnieniowych reaktorach wodnych (PWR), a więc w większości elektrowni jądrowych na świecie.
– moderacja neutronów: w niektórych typach reaktorów jądrowych, takich jak reaktory z wrzącą wodą (BWR) i reaktory z ciężką wodą (HWR), woda jest również używana jako moderator neutronów, czyli substancja, która spowalnia neutrony i pomaga podtrzymać jądrową reakcję łańcuchową w reaktorze. W BWR i HWR woda używana do moderacji pełni również rolę chłodziwa.
– wymiana ciepła: w niektórych typach elektrowni jądrowych, takich jak reaktory wodne ciśnieniowe (PWR) i integralne reaktory wodne ciśnieniowe (iPWR), woda jest wykorzystywana do przenoszenia ciepła z reaktora do oddzielnego systemu wytwarzania energii elektrycznej. W PWR lub iPWR woda pod ciśnieniem jest podgrzewana, gdy przechodzi przez rdzeń reaktora, a następnie przesyłana do generatora pary, który wykorzystując jej ciepło wytwarza parę. Kolejny etap to powstanie energii elektrycznej w generatorze turbinowym z tej właśnie pary.
Czy na tym wykorzystanie wody się kończy?
Nie, oprócz chłodzenia elektrownie jądrowe wykorzystują wodę również do innych celów, takich jak:
– wytwarzanie pary w generatorze pary, który napędza turbinę – woda zasilająca;
– różne cele pomocnicze, takie jak mycie sprzętu i konserwacja obiektów zakładu, cele socjalne – woda użytkowa;
– w przypadku sytuacji awaryjnej, takiej jak utrata chłodziwa w reaktorze, do schłodzenia reaktora i zapobieżenia jego stopieniu – chłodzenie awaryjne.
Planowane zużycie wody w pierwszej elektrowni jądrowej w Polsce
Obecnie trwa procedura wydawania decyzji środowiskowej dla pierwszej elektrowni atomowej w kraju. Dzięki temu możemy zapoznać się z obszerną dokumentacją przygotowaną w ramach planowania i oceny oddziaływania na środowisko tego obiektu. Na stronach raportu czytamy, że zapotrzebowanie na wodę w fazach eksploatacji nie zależy od lokalizacji przedsięwzięcia, lecz od rozpatrywanego podwariantu technicznego, tj. rodzaju zastosowanego układu chłodzenia. Planuje się, iż w fazie eksploatacji głównym źródłem zaopatrzenia w wodę będzie Bałtyk. Woda morska będzie odsalana lub wykorzystywana bezpośrednio. Zastosowane proporcje zależą od układu chłodzenia zastosowanego w danym podwariancie technicznym. Planuje się także pobór wód podziemnych z ujęcia wykonanego na etapie prac przygotowawczych.
Poniżej zestawiono zapotrzebowanie na wodę w zależności od podwariantu technicznego.
| Rozpatrywany podwariant techniczny | Rodzaj wody | Ilość [m3/rok] |
| Otwarty układ chłodzenia z wykorzystaniem wody morskiej (podwariant techniczny 1A) | woda morska odsolona | 1 043 842 |
| wyjaśnienie: woda morska wykorzystywana będzie bezpośrednio do chłodzenia skraplaczy turbin, urządzeń maszynowni i urządzeń reaktora; pozostałe potrzeby wodne zostaną zaspokojone przez stację odsalania wody morskiej. | woda morska do chłodzenia | 4 965 567 353 |
| woda morska na potrzeby stacji odsalania (wartość przybliżona) | 1 410 000 | |
| Zamknięty układ chłodzenia z wykorzystaniem wody morskiej (podwarianty techniczne 1B i 2A) | woda morska odsolona (wartość przybliżona) | 2 565 000 |
| wyjaśnienie: woda morska będzie wykorzystywana bezpośrednio w obiegach chłodni kominowych, chłodzących skraplacze turbin i urządzenia maszynowni; pozostałe potrzeby wodne zostaną zaspokojone przez stację odsalania wody morskiej. | woda morska do chłodzenia (wartość przybliżona) | 138 000 000 |
| woda morska na potrzeby stacji odsalania | 3 141 000 | |
| Zamknięty układ chłodzenia zwykorzystaniem odsolonej wody morskiej (podwarianty techniczne 1C i 2B) | woda morska odsolona | 87 600 000 |
| wyjaśnienie: zapotrzebowanie na wodę w całości zaspokojone będzie przez stację odsalania wody morskiej. | woda morska na potrzeby stacji odsalania | 105 900 000 |
Czy użycie wody w elektrowni jądrowej niesie ze sobą jakieś zagrożenia?
Istnieje kilka zagrożeń związanych z używaniem wody w elektrowni jądrowej. Jednym z nich jest możliwość uwolnienia radioaktywności do środowiska poprzez wodę chłodzącą. Elektrownie jądrowe są zaprojektowane tak, aby temu zapobiegać, ale mogą wystąpić wypadki lub awarie.
Istnieje również ryzyko, że woda chłodząca może wpłynąć na temperaturę i jakość wody w okolicy. Na przykład, jeśli temperatura wody znacznie wzrośnie po użyciu jej do schłodzenia, może zaszkodzić organizmom wodnym, gdy zostanie uwolniona z powrotem do środowiska. Podobnie, jeśli woda zostanie zanieczyszczona substancjami chemicznymi – stanie się zagrożeniem nie tylko dla organizmów wodnych, ale także dla ludzi.
Ważne jest, aby elektrownie jądrowe były projektowane i eksploatowane w sposób minimalizujący te zagrożenia oraz chroniący środowisko i zdrowie ludzkie. Może to obejmować zastosowanie systemów chłodzenia z obiegiem zamkniętym, które recyrkulują wodę chłodzącą i oczyszczają ją w celu usunięcia wszelkich zanieczyszczeń przed ponownym użyciem. Może również obejmować monitorowanie i badanie wody w celu upewnienia się, że spełnia ona normy jakości.
Przy obecnie stosowanych rozwiązaniach technicznych i technologicznych użycie wody w elektrowni jądrowej pozostaje czynnikiem, który należy brać pod uwagę przy projektowaniu i eksploatacji elektrowni, ale przy odpowiednim zarządzaniu, wpływ elektrowni jądrowej na wodę można zminimalizować.
